(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気によって回転駆動される高圧タービンと、前記高圧タービンの回転によって回転駆動されることで給気を加圧する高圧コンプレッサと、を備えた、高圧ターボチャージャと、
前記高圧タービンよりも排気通流方向における下流側にて通流する排気によって回転駆動される低圧タービンと、前記低圧タービンの回転に伴って回転駆動されることで前記高圧コンプレッサよりも給気通流方向における上流側にて給気を加圧する低圧コンプレッサと、を備えた、低圧ターボチャージャと、
排気が前記高圧タービンを経て前記低圧タービンに供給されることで前記低圧コンプレッサ及び前記高圧コンプレッサにより過給されるツイン過給モードと、排気が前記高圧タービンをバイパスして前記低圧タービンに供給されることで前記低圧コンプレッサにより過給されるシングル過給モードと、の間で過給モードを切り換え可能に構成された、吸排気通路と、
を備えた多段過給システムを制御する、多段過給システム制御装置であって、
前記シングル過給モードで運転中の前記多段過給システム全体としての過給圧に対応するシングルモード過給圧取得値を取得する、シングルモード過給圧取得手段と、
前記シングルモード過給圧取得値が前記ツイン過給モードにおける前記低圧コンプレッサの出口での給気の圧力の目標値未満である場合に前記シングル過給モードから前記ツイン過給モードへの切り換えを禁止する一方、前記シングルモード過給圧取得値が同目標値以上である場合に前記シングル過給モードから前記ツイン過給モードへの切り換えを許可する、過給モード切り換え手段と、
を備えたことを特徴とする、多段過給システム制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の、多段過給システム制御装置であって、
前記シングルモード過給圧取得手段は、前記低圧コンプレッサの前記出口での給気の圧力に対応する低圧側過給圧取得値を取得することを特徴とする、多段過給システム制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ターボチャージャと低圧ターボチャージャとを直列に配置した多段過給システムを制御する多段過給システム制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、従来、例えば、特開昭６２−１１３８２９号公報、特開平４−２４１７３０号公報、特開２００５−１４６９０６号公報、等に開示されたものが知られている。これらの装置は、機関運転状態に応じて、高圧ターボチャージャ及び低圧ターボチャージャへの排気の供給状態を変化させることで、過給モードを切り換えるようになっている。
【０００３】
具体的には、例えば、特開２００５−１４６９０６号公報等に開示された装置においては、高圧ターボチャージャのタービンをバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路への排気の流量を調整する排気バイパスバルブと、が設けられている。
【０００４】
かかる装置においては、上述の排気バイパスバルブの開度が、機関運転状態に応じて調整される。これにより、過給モードが切り換えられる。すなわち、機関回転数が低い領域においては小流量領域での作動に適した小型の高圧ターボチャージャによって主として過給が行われる（ツイン過給モード）一方、機関回転数が高い領域においては大流量領域での作動に適した大型の低圧ターボチャージャによって過給が行われる（シングル過給モード）。
【発明の概要】
【０００５】
容量の大きな低圧ターボチャージャにおいては、タービンのイナーシャが大きいことによる応答遅れが生じやすい。このため、この種の装置において、過給モードの切り換えの際に、トルク段差の発生や、過給圧が目標値よりも低くなることによるスモークの発生、等の不具合が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、高圧ターボチャージャと低圧ターボチャージャとを直列に配置した多段過給システムにおける、過給モードの切り換えを、より適切に行うことが可能な、多段過給システム制御装置を提供することにある。
【０００７】
＜構成＞
本発明の適用対象である多段過給システムは、内燃機関の吸排気通路に介装された高圧ターボチャージャ及び低圧ターボチャージャを備えている。
【０００８】
前記高圧ターボチャージャは、排気によって回転駆動される高圧タービンと、前記高圧タービンの回転によって回転駆動されることで給気を加圧する高圧コンプレッサと、を備えている。前記低圧ターボチャージャは、前記高圧タービンよりも排気通流方向における下流側にて通流する排気によって回転駆動される低圧タービンと、前記低圧タービンの回転に伴って回転駆動されることで前記高圧コンプレッサよりも給気通流方向における上流側にて給気を加圧する低圧コンプレッサと、を備えている。
【０００９】
前記吸排気通路は、ツイン過給モードとシングル過給モードとの間で過給モードを切り換え可能に構成されている。
【００１０】
ここで、前記ツイン過給モードは、排気が前記高圧タービンを経て前記低圧タービンに供給されることで前記低圧コンプレッサ及び前記高圧コンプレッサにより過給される過給モードである。これに対し、前記シングル過給モードは、排気が前記高圧タービンをバイパスして前記低圧タービンに供給されることで前記低圧コンプレッサにより過給される過給モードである。
【００１１】
本発明の多段過給システム制御装置は、かかる構成の多段過給システムを制御するものである。
【００１２】
本発明の一側面における特徴は、本多段過給システム制御装置が、低圧側過給圧取得手段と、過給モード切り換え手段と、を備えたことにある。
【００１３】
ここで、前記低圧側過給圧取得手段は、前記ツイン過給モードで運転中の前記低圧コンプレッサの出口での給気の圧力に対応する低圧側過給圧取得値を取得するようになっている。また、前記過給モード切り換え手段は、前記低圧側過給圧取得値が前記シングル過給モードにおける目標過給圧未満である場合に前記ツイン過給モードから前記シングル過給モードへの切り換えを禁止する一方、前記低圧側過給圧取得値が前記目標過給圧以上である（あるいは前記目標過給圧を超える）場合に前記ツイン過給モードから前記シングル過給モードへの切り換えを許可するようになっている。
【００１４】
前記多段過給システム制御装置は、低圧側過給圧上昇手段をさらに備えていてもよい。この低圧側過給圧上昇手段は、前記低圧側過給圧取得値が前記シングル過給モードにおける前記目標過給圧未満である場合に、前記多段過給システム全体としての過給圧を一定に保持しつつ前記低圧コンプレッサの前記出口での給気の圧力を上昇させるようになっている。
【００１５】
前記高圧ターボチャージャは、前記高圧タービンの排気入口に設けられた可変ノズルを備えた可変容量ターボチャージャであってもよい。かかる構成においては、前記低圧側過給圧上昇手段は、前記低圧側過給圧取得値が前記シングル過給モードにおける前記目標過給圧未満である場合に、前記高圧タービンをバイパスする排気の割合を増大させつつ、前記可変ノズルを閉じ側に制御するようになっていてもよい。このとき、前記低圧側過給圧上昇手段は、前記高圧タービンの効率が最高となる状態よりも前記可変ノズルを開き側にて制御するようになっていてもよい。
【００１６】
前記多段過給システム制御装置は、シングルモード過給圧取得手段をさらに備えていてもよい。このシングルモード過給圧取得手段は、前記シングル過給モードで運転中の前記多段過給システム全体としての過給圧に対応するシングルモード過給圧取得値を取得するようになっている。
【００１７】
かかる構成においては、前記過給モード切り換え手段は、前記シングルモード過給圧取得値が前記ツイン過給モードにおける前記低圧コンプレッサの前記出口での給気の圧力の目標値未満である場合に前記シングル過給モードから前記ツイン過給モードへの切り換えを禁止する一方、前記シングルモード過給圧取得値が同目標値以上である（あるいは同目標値を超える）場合に前記シングル過給モードから前記ツイン過給モードへの切り換えを許可するようになっていてもよい。
【００１８】
前記シングルモード過給圧取得手段は、前記低圧コンプレッサの前記出口での給気の圧力に対応する低圧側過給圧取得値を取得するようになっていてもよい。
【００１９】
本発明の他の一側面における特徴は、本多段過給システム制御装置が、シングルモード過給圧取得手段と、過給モード切り換え手段と、を備えたことにある。
【００２０】
ここで、前記シングルモード過給圧取得手段は、前記シングル過給モードで運転中の前記多段過給システム全体としての過給圧に対応するシングルモード過給圧取得値を取得するようになっている。なお、前記シングルモード過給圧取得手段は、前記低圧コンプレッサの前記出口での給気の圧力に対応する低圧側過給圧取得値を取得するようになっていてもよい。
【００２１】
また、前記過給モード切り換え手段は、前記シングルモード過給圧取得値が前記ツイン過給モードにおける前記低圧コンプレッサの前記出口での給気の圧力の目標値未満である場合に前記シングル過給モードから前記ツイン過給モードへの切り換えを禁止する一方、前記シングルモード過給圧取得値が同目標値以上である（あるいは同目標値を超える）場合に前記シングル過給モードから前記ツイン過給モードへの切り換えを許可するようになっている。
【００２２】
＜作用・効果＞
かかる構成を備えた本発明の多段過給システム制御装置においては、過給モードの切り換え要求が発生した際に、現在の過給モードで運転中の前記低圧コンプレッサによる過給圧に対応する値（前記低圧側過給圧取得値あるいは前記シングルモード過給圧取得値）が取得される。
【００２３】
そして、この取得値が、切り換え後の過給モードにおける前記低圧コンプレッサの前記出口での給気の圧力の目標値（切り換え後の過給モードがシングル過給モードである場合は、前記目標値と同視し得る、前記多段過給システム全体としての目標過給圧）以上である場合、典型的には同目標値より高い場合に、要求された過給モードへの切り換えが行われる。
【００２４】
このため、本発明の多段過給システム制御装置においては、過給モードの切り換え時に、前記低圧コンプレッサの前記出口での給気の圧力が変化しないか、あるいは変化する場合は常に高圧側から低圧側に変化する。よって、過給モードの切り換え時に、イナーシャの大きな前記低圧ターボチャージャ（前記低圧タービン及び前記低圧コンプレッサ）を加速する必要がなくなる。
【００２５】
したがって、本発明によれば、前記高圧ターボチャージャと前記低圧ターボチャージャとを直列に配置した前記多段過給システムにおける過給モードの切り換えを、より適切に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態が適用された内燃機関システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示されている内燃機関システムの動作の様子を示すグラフである。
【図３】図１に示されている内燃機関システムの動作の様子を示すグラフである。
【図４】図１に示されている内燃機関システムの動作の様子を示すグラフである。
【図５】図１に示されている本実施形態の制御装置によって実行される、ツイン過給モードからシングル過給モードへの過給モード切り換え処理の一具体例を示すフローチャートである。
【図６】図１に示されている本実施形態の制御装置によって実行される、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給モード切り換え処理の一具体例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更（modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
【００２８】
＜第１実施形態に係る内燃機関システムの構成＞
図１は、本発明の一実施形態が適用された内燃機関システムＥＳの全体構成を示す概略図である。図１を参照すると、この内燃機関システムＥＳは、内燃機関１と、吸気通路２と、排気通路３と、高圧ターボチャージャ４（高圧タービン４ａ及び高圧コンプレッサ４ｂを含む）と、低圧ターボチャージャ５（低圧タービン５ａ及び低圧コンプレッサ５ｂを含む）と、制御装置６と、を備えている。
【００２９】
吸気通路２及び排気通路３は、内燃機関１に接続されている。高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５は、吸気通路２及び排気通路３に介装されている。本実施形態においては、高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５は、直列に配列されている。すなわち、高圧タービン４ａは、低圧タービン５ａよりも排気通流方向における上流側に配置されている。また、高圧コンプレッサ４ｂは、低圧コンプレッサ５ｂよりも吸気通流方向における下流側に配置されている。制御装置６は、内燃機関１、吸気通路２、排気通路３、高圧ターボチャージャ４、及び低圧ターボチャージャ５の各部の動作を制御するようになっている。
【００３０】
以下、本実施形態に係る内燃機関システムＥＳの各部の構成について、より詳細に説明する。なお、インタークーラや触媒等の補機類で、本発明の主要部と関係がないものは、適宜図示が省略されているものとする。
【００３１】
本実施形態においては、内燃機関１には、複数（４つ）の気筒１１が、直列に配列形成されている。また、この内燃機関１には、各気筒１１内に燃料を供給するためのインジェクタ１２が、各気筒１１に対応してそれぞれ設けられている。
【００３２】
吸気通路２及び排気通路３は、ツイン過給モードとシングル過給モードとの間で過給モードを切り換え可能に構成されている。ここで、ツイン過給モードは、排気が高圧タービン４ａを経て低圧タービン５ａに供給されることで低圧コンプレッサ５ｂ及び高圧コンプレッサ４ｂにより過給される過給モードである。これに対し、シングル過給モードは、排気が高圧タービン４ａをバイパスして低圧タービン５ａに供給されることで低圧コンプレッサ５ｂにより過給される過給モードである。
【００３３】
具体的には、本実施形態の吸気通路２は、吸気マニホールド２１と、主吸気通路２２と、吸気バイパス通路２３と、給気切り換え弁２４と、を備えている。主吸気通路２２は、吸気マニホールド２１と、高圧コンプレッサ４ｂと、低圧コンプレッサ５ｂと、を直列的に接続するように設けられている。
【００３４】
吸気バイパス通路２３は、主吸気通路２２における高圧コンプレッサ４ｂと低圧コンプレッサ５ｂとの間の位置と、高圧コンプレッサ４ｂよりも下流側の位置と、を接続することで、低圧コンプレッサ５ｂを経た吸気が高圧コンプレッサ４ｂをバイパスして吸気マニホールド２１に向かうように設けられている。この吸気バイパス通路２３には、給気切り換え弁２４が介装されている。この給気切り換え弁２４は、その開度に応じて、吸気バイパス通路２３における流路断面積を調整するようになっている。
【００３５】
本実施形態の排気通路３は、排気マニホールド３１と、主排気通路３２と、高圧側排気バイパス通路３３と、低圧側排気バイパス通路３４と、排気切り換え弁３５と、排気バイパス弁３６と、を備えている。主排気通路３２は、排気マニホールド３１と、高圧タービン４ａと、低圧タービン５ａと、を直列的に接続するように設けられている。
【００３６】
高圧側排気バイパス通路３３は、高圧タービン４ａをバイパスして排気マニホールド３１と低圧タービン５ａとを接続するように設けられている。
【００３７】
具体的には、高圧側排気バイパス通路３３は、主排気通路３２における高圧タービン４ａと低圧タービン５ａとの間の位置と、排気マニホールド３１と、を接続するように設けられている。すなわち、高圧側排気バイパス通路３３は、高圧ターボチャージャ４を迂回して低圧ターボチャージャ５に排気を供給し得るようになっている。
【００３８】
低圧側排気バイパス通路３４は、低圧タービン５ａをバイパスするように設けられている。具体的には、低圧側排気バイパス通路３４は、主排気通路３２における、高圧タービン４ａと低圧タービン５ａとの間の位置と、低圧タービン５ａよりも下流側の位置と、を接続するように設けられている。
【００３９】
高圧側排気バイパス通路３３には、排気切り換え弁３５が介装されている。排気切り換え弁３５は、その開度に応じて、高圧側排気バイパス通路３３における流路断面積を調整するようになっている。
【００４０】
すなわち、この排気切り換え弁３５は、その開度に応じて高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５に対する排気の供給状態を調整することで、過給モードを切り換えるようになっている。
【００４１】
低圧側排気バイパス通路３４には、排気バイパス弁３６が介装されている。この排気バイパス弁３６は、その開度に応じて、低圧側排気バイパス通路３４における流路断面積を調整するようになっている。すなわち、この排気バイパス弁３６は、その開度に応じて、低圧ターボチャージャ５に対する排気の供給状態を調整するようになっている。
【００４２】
上述の通り、高圧ターボチャージャ４は、排気によって回転駆動される高圧タービン４ａと、この高圧タービン４ａの回転によって回転駆動されることで給気を加圧する高圧コンプレッサ４ｂと、に加えて、高圧側可変ベーンノズル４１を備えている。すなわち、本実施形態においては、高圧ターボチャージャ４は、いわゆる可変容量ターボチャージャとして構成されている。高圧側可変ベーンノズル４１は、高圧ターボチャージャ４における高圧タービン４ａの排気入口に設けられていて、その開度に応じて、高圧タービン４ａにおけるＡ／Ｒ比を変更可能に構成されている。
【００４３】
同様に、低圧ターボチャージャ５は、高圧タービン４ａよりも排気通流方向における下流側にて通流する排気によって回転駆動される低圧タービン５ａと、かかる低圧タービン５ａの回転によって回転駆動されることで高圧コンプレッサ４ｂよりも給気通流方向における上流側にて給気を加圧する低圧コンプレッサ５ｂと、に加えて、低圧側可変ベーンノズル５１を備えている。
【００４４】
すなわち、本実施形態においては、低圧ターボチャージャ５は、高圧ターボチャージャ４よりも最大容量が大きな可変容量ターボチャージャとして構成されている。低圧側可変ベーンノズル５１は、低圧ターボチャージャ５における低圧タービン５ａの排気入口にけられていて、その開度に応じて、低圧タービン５ａにおけるＡ／Ｒ比を変更可能に構成されている。
【００４５】
＜＜制御装置＞＞
本発明の多段過給システム制御装置の一実施形態である制御装置６は、本発明の各手段を構成する電子コントロールユニット６０（以下、「ＥＣＵ６０」と略称する。）を備えている。
【００４６】
ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ６０ａと、ＲＯＭ６０ｂと、ＲＡＭ６０ｃと、バックアップＲＡＭ６０ｄと、インターフェース６０ｅと、双方向バス６０ｆと、を備えている。ＣＰＵ６０ａ、ＲＯＭ６０ｂ、ＲＡＭ６０ｃ、バックアップＲＡＭ６０ｄ、及びインターフェース６０ｅは、双方向バス６０ｆによって互いに接続されている。
【００４７】
ＣＰＵ６０ａは、内燃機関システムＥＳにおける各部の動作を制御するためのルーチン（プログラム）を実行するように構成されている。ＲＯＭ６０ｂには、ＣＰＵ６０ａが実行するルーチン、及びこのルーチン実行の際に参照されるマップ等（マップの他、テーブルや関係式等を含む。以下同様。）やパラメータその他のデータが、予め格納されている。
【００４８】
ＲＡＭ６０ｃは、ＣＰＵ６０ａがルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ６０ｄは、電源が投入された状態でＣＰＵ６０ａがルーチンを実行する際にデータを適宜格納するとともに、この格納されたデータを電源遮断後も保持するように構成されている。
【００４９】
インターフェース６０ｅは、後述の各種センサと電気的に接続されていて、これらのセンサからの検出信号をＣＰＵ６０ａに伝達するように構成されている。また、インターフェース６０ｅは、インジェクタ１２、給気切り換え弁２４、排気切り換え弁３５、排気バイパス弁３６、高圧側可変ベーンノズル４１、低圧側可変ベーンノズル５１、等の動作部と電気的に接続されていて、これらの動作部を動作させるための動作信号をＣＰＵ６０ａからこれらの動作部に伝達し得るように構成されている。すなわち、ＥＣＵ６０は、各種のセンサの出力信号に基づいて内燃機関１の運転状態を取得し、この運転状態に基づいて、インジェクタ１２における燃料の噴射量や噴射時期等を含む動作部の制御を行うように構成されている。
【００５０】
吸入空気の単位時間あたりの質量流量（吸入空気流量Ｇａ）に対応する出力電圧を発生するエアフローメータ６１は、吸気通路２における低圧タービン５ａよりも上流側に設けられている。低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力に対応する出力電圧を発生する低圧側過給圧センサ６２は、主吸気通路２２における低圧コンプレッサ５ｂの直後の位置に設けられている。最終的な吸気圧力すなわちシステム全体としての過給圧に対応する出力電圧を発生する高圧側過給圧センサ６３は、吸気マニホールド２１に装着されている。
【００５１】
＜動作の概要＞
図２ないし図４は、図１に示されている内燃機関システムＥＳの動作の様子を示すグラフである。
【００５２】
図２における（ｉ）は、過給モードがツイン過給モードからシングル過給モードに切り換えられる際の過給圧の変化の様子を示す。また、同図における（ii）は、ツイン過給モードにて過給圧を一定に制御する場合の、高圧側可変ベーンノズル４１の開度と排気切り換え弁３５の開度との関係を示す。さらに、同図における（iii）は、高圧側可変ベーンノズル４１の開度と高圧タービン４ａの効率との関係を示す。
【００５３】
図３における（ｉ）は、ツイン過給モードにて過給圧を一定に制御する場合の高圧側可変ベーンノズル４１の開度と排気切り換え弁３５の開度との関係を示す（これは図２における（ii）に対応する図である。）。同図における（ii）は、ツイン過給モードにて過給圧を一定に制御する場合の、高圧側可変ベーンノズル４１の開度とツイン過給モードにおける高圧ターボチャージャ４による過給割合との関係を示す。同図における（iii）は、高圧側可変ベーンノズル４１の開度と高圧タービン４ａの効率との関係を示す（これは図２における（iii）に対応する図である。）。同図における（iv）は、ツイン過給モードにて過給圧を一定に制御する場合の、高圧側可変ベーンノズル４１の開度と燃料消費率との関係を示す。
【００５４】
ここで、図２及び図３において、「ＶＮ開度」は、数値が大きいほど（図中右に行くほど）高圧側可変ベーンノズル４１が閉じられた状態（すなわちＶＮ開度＝１００％の場合は高圧側可変ベーンノズル４１が全閉）であるものとする。
【００５５】
図４は、過給モードがシングル過給モードからツイン過給モードに切り換えられる際の過給圧の変化の様子を示す。
【００５６】
以下、図１ないし図４を用いて、本実施形態に係る内燃機関システムＥＳの動作の概要について説明する。
【００５７】
＜＜ツイン過給モードからシングル過給モードへの切り換え＞＞
図２における（ｉ）を参照すると、ツイン過給モードで運転中の低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力（epclpout）がシングル過給モードにおける目標過給圧（epimtrg1）よりも低い状態（図中Ａ参照）から、直接的にシングル過給モードに過給モードが切り換えられると、図中一点鎖線で示されているように、大きな過給圧段差が生じる。
【００５８】
そこで、本実施形態においては、ツイン過給モードで運転中の低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力（epclpout）がシングル過給モードにおける目標過給圧（epimtrg1）未満である場合、ツイン過給モードからシングル過給モードへの切り換えが禁止される。一方、ツイン過給モードで運転中の低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力（epclpout）がシングル過給モードにおける目標過給圧（epimtrg1）以上である場合（典型的には、epclpoutがepimtrg1よりも高い場合）、ツイン過給モードからシングル過給モードへの切り換えが許可される。
【００５９】
具体的には、上述の状態Ａにて、過給モードをツイン過給モードからシングル過給モードに切り換える要求が発生した場合、過給モード切り換え実行の前に、低圧ターボチャージャ５による過給割合を増やすために、排気切り換え弁３５が開方向に駆動される。これにより、高圧タービン４ａをバイパスする排気の割合が増大し、低圧ターボチャージャ５に供給される排気エネルギーが増加させられる（その間は過給モード切り換えが待機すなわち一時的に禁止される）。
【００６０】
ここで、高圧側可変ベーンノズル４１の開度を変化させずに排気切り換え弁３５を開方向に動作させると、高圧タービン４ａを通過する排気のエネルギーが減少し、これにより、低圧ターボチャージャ５による過給割合の増加分よりも、高圧ターボチャージャ４による過給割合の減少分の方が大きくなる。すると、システム全体としての過給圧が低下してしまう。
【００６１】
そこで、低圧ターボチャージャ５による過給割合を増やすための排気切り換え弁３５の開動作に伴い、システム全体としての過給圧の低下を抑制するために、高圧側可変ベーンノズル４１が閉方向に駆動される。
【００６２】
すると、図２における（ｉ）に示されているように、システム全体としての過給圧（epim）が一定に保持されつつ、ツイン過給モードで運転中の低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力（epclpout）が、シングル過給モードにおける目標過給圧（epimtrg1）と同等かあるいはこれよりも高い状態（図中Ｂ参照）となる。かかる状態になった後に、過給モードの切り換えが実行される。
【００６３】
このように、本実施形態においては、シングル過給モードへの過給モード切り換え要求の発生時のツイン過給モードにおける運転状態が上述の状態Ａの場合、一旦状態Ｂを経た後に、シングル過給モードへの過給モードの切り換えが行われる。一方、同要求発生時のツイン過給モードにおける運転状態が上述の状態Ｂの場合には、当該状態Ｂから過給モードが直接的にシングル過給モードに切り換えられる。
【００６４】
これにより、過給モードがツイン過給モードからシングル過給モードに切り換えられる際に、低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力が変化する場合は、常に高圧側から低圧側に変化する。すなわち、シングル過給モードに移行する際に、過給圧が目標過給圧に対して常に高圧側から低圧側に変化する。
【００６５】
よって、切り換え後のシングル過給モードにおける過給圧が目標過給圧よりも低くなることが、イナーシャの大きな低圧ターボチャージャ５（低圧タービン５ａ及び低圧コンプレッサ５ｂ）を過給モード切り換え時点で加速する必要なく、良好に防止される。すなわち、過給圧が目標値以上に制御されるとともに、上述のような過給圧段差の発生が良好に防止される。
【００６６】
したがって、本実施形態によれば、過給モードがツイン過給モードからシングル過給モードに切り換えられる際の、トルク段差、スモーク発生、噴射量制限による性能低下、等の不具合の発生が、良好に防止される。
【００６７】
ここで、本実施形態においては、上述の状態Ａから状態Ｂへの移行の際の、高圧側可変ベーンノズル４１の閉動作は、高圧タービン４ａの効率が最高となる開度（最高効率開度θＶＮmax：例えば６０％）を上限として行われる（その前提として、シングル過給モードへの過給モード切り換え要求が発生する前の、ツイン過給モードでの運転中にて、ＶＮ開度が最高効率開度θＶＮmaxよりも開き側となるように、高圧側可変ベーンノズル４１の開度がフィードバック制御されているものとする。）。これは、以下の理由によるものである。
【００６８】
図３に示されているように、高圧側可変ベーンノズル４１の閉動作を伴う排気切り換え弁３５の開動作で低圧ターボチャージャ５による過給割合を増やした場合、最高効率開度θＶＮmaxを超えるＶＮ開度の領域（図中破線よりも右側の領域）では、燃料消費率が急激に悪化する。これに対し、最高効率開度θＶＮmax以下のＶＮ開度の領域（図中破線よりも左側の領域）では、高圧タービン４ａの効率を向上しつつ、燃料消費率の悪化を可及的に抑制することができる。
【００６９】
＜＜シングル過給モードからツイン過給モードへの切り換え＞＞
図４を参照すると、シングル過給モードで運転中のシステム全体としての過給圧（epim）が、過給モード切り換え後のツイン過給モードにおける低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力の目標値（epclpouttrg）よりも低い場合、過給モード切り換えに際して、イナーシャの大きな低圧ターボチャージャ５（低圧タービン５ａ及び低圧コンプレッサ５ｂ）を加速する必要がある。
【００７０】
また、シングル過給モードからツイン過給モードへの切り換えの際には、高圧ターボチャージャ４での過給と低圧ターボチャージャ５での過給の両方を増加させる必要があるので、排気エネルギーが不足する傾向にある。
【００７１】
よって、この場合に過給モード切り換えが行われると、図中一点鎖線で示されているように、大きな過給圧段差が生じる。
【００７２】
そこで、本実施形態においては、シングル過給モードで運転中のシステム全体としての過給圧（epim：この場合、低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力（epclpout）と同視し得る。）が、ツイン過給モードにおける低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力の目標値（epclpouttrg）未満である場合、シングル過給モードからツイン過給モードへの切り換えが禁止される。
【００７３】
これに対し、シングル過給モードで運転中のシステム全体としての過給圧（epim）が、ツイン過給モードにおける低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力の目標値（epclpouttrg）以上である場合（典型的にはepimがepclpouttrgよりも高い場合）、シングル過給モードからツイン過給モードへの切り換えが許可される。
【００７４】
これにより、シングル過給モードからツイン過給モードに過給モードが切り換えられる際に、低圧コンプレッサ５ｂの出口での給気の圧力が変化する場合は常に高圧側から低圧側に変化する。
【００７５】
よって、切り換え後のツイン過給モードにおける過給圧が目標過給圧よりも低くなることが、過給モード切り換え時点でイナーシャの大きな低圧ターボチャージャ５（低圧タービン５ａ及び低圧コンプレッサ５ｂ）を加速する必要なく、良好に防止される。すなわち、過給圧が目標値以上に制御されるとともに、上述のような過給圧段差の発生が良好に防止される。
【００７６】
したがって、本実施形態によれば、シングル過給モードからツイン過給モードに過給モードが切り換えられる際の、トルク段差、スモーク発生、噴射量制限による性能低下、等の不具合の発生が、良好に防止される。
【００７７】
＜動作の具体例＞
次に、上述の構成を備えた本実施形態の制御装置６の動作の具体例について説明する。なお、フローチャートを示す図面においては、「ステップ」は“Ｓ”と略称されているものとする。
【００７８】
＜＜ツイン過給モードからシングル過給モードへの切り換え＞＞
図５は、図１に示されている本実施形態の制御装置６（ＥＣＵ６０）によって実行される、ツイン過給モードからシングル過給モードへの過給モード切り換え処理の一具体例を示すフローチャートである。ＣＰＵ６０ａは、図５に示されている過給モード切り換えルーチン５００を、過給モードをツイン過給モードからシングル過給モードに切り換える要求が発生した場合に実行する。
【００７９】
ルーチン５００の処理が開始されると、まず、ステップ５１０にて、シングルモード目標過給圧epimtrg1が取得される。このシングルモード目標過給圧epimtrg1の取得は、各種センサ（アクセル開度センサ等の、図示されていないものも含む。）によって取得された運転状態と、ＲＯＭ６０ｂに格納されたマップ等と、に基づいて行われる。
【００８０】
次に、ステップ５２０にて低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutが取得される。本実施形態においては、この低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutの取得は、低圧側過給圧センサ６２の出力に基づいて行われる。続いて、処理がステップ５３０に進行し、低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutがシングルモード目標過給圧epimtrg1以上であるか否かが判定される。
【００８１】
低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutがシングルモード目標過給圧epimtrg1以上である場合（ステップ５３０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ５４０に進行し、過給モードがツイン過給モードからシングル過給モードに切り換えられ、本ルーチンが終了する。
【００８２】
一方、低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutがシングルモード目標過給圧epimtrg1未満である場合（ステップ５３０＝Ｎｏ）、このタイミングでの過給モードの切り換えが禁止され、処理がステップ５５０に進行する。
【００８３】
ステップ５５０においては、低圧ターボチャージャ５による過給割合を増やすための排気切り換え弁３５の開動作と、システム全体としての過給圧を保持するための高圧側可変ベーンノズル４１の閉動作とが行われる。続いて、処理がステップ５２０に復帰する。その後、低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutがシングルモード目標過給圧epimtrg1以上となった時点で（ステップ５３０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ５４０に進行し、過給モードがツイン過給モードからシングル過給モードに切り換えられ、本ルーチンが終了する。
【００８４】
＜＜シングル過給モードからツイン過給モードへの切り換え＞＞
図６は、図１に示されている本実施形態の制御装置６（ＥＣＵ６０）によって実行される、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給モード切り換え処理の一具体例を示すフローチャートである。ＣＰＵ６０ａは、図６に示されている過給モード切り換えルーチン６００を、過給モードをシングル過給モードからツイン過給モードに切り換える要求が発生した場合に実行する。
【００８５】
ルーチン６００の処理が開始されると、まず、ステップ６１０にて、シングル過給モードで運転中のシステム全体としての過給圧（epim）と同視し得る、低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutが取得される。
【００８６】
次に、ステップ６２０にて、ツインモード低圧コンプレッサ出口圧力目標値epclpouttrgが取得される。このツインモード低圧コンプレッサ出口圧力目標値epclpouttrgの取得は、各種センサ（アクセル開度センサ等の図示しないものも含む）によって取得された運転状態と、ＲＯＭ６０ｂに格納されたマップ等と、に基づいて行われる。
【００８７】
続いて、処理がステップ６３０に進行し、低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutがツインモード低圧コンプレッサ出口圧力目標値epclpouttrg以上であるか否かが判定される。
【００８８】
低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutがツインモード低圧コンプレッサ出口圧力目標値epclpouttrg以上である場合（ステップ６３０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ６４０に進行し、過給モードがシングル過給モードからツイン過給モードに切り換えられ、本ルーチンが終了する。
【００８９】
これに対し、低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutがツインモード低圧コンプレッサ出口圧力目標値epclpouttrg未満である場合（ステップ６３０＝Ｎｏ）、このタイミングでの過給モードの切り換えが禁止され、処理がステップ６５０に進行する。
【００９０】
ステップ６５０においては低圧側可変ベーンノズル５１の閉動作が行われる。続いて、処理がステップ６１０に復帰する。その後、低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutがツインモード低圧コンプレッサ出口圧力目標値epclpouttrg以上となった時点で（ステップ６３０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ６４０に進行し、過給モードがシングル過給モードからツイン過給モードに切り換えられ、本ルーチンが終了する。
【００９１】
＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。
【００９２】
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。
【００９３】
もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたもの限定されるものではない。また、複数の変形例の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、互いに複合的に適用され得る。
【００９４】
本発明（特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの）は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、（先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。
【００９５】
例えば、本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他任意のタイプの内燃機関に適用可能である。気筒数や気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対向）も、特に限定はない。
【００９６】
また、本発明は、上述の実施形態にて開示された具体的な制御態様に限定されるものではない。
【００９７】
例えば、図２の（ｉ）に示されている状態Ａが、過給圧フィードバック制御の結果ではなく、低圧ターボチャージャ５の応答遅れによって生じている場合があり得る。この場合、図５のフローチャートのステップ５５０における処理は、排気切り換え弁３５の開動作及び高圧側可変ベーンノズル４１の閉動作に代えて、一定時間待機する処理に置き換えられ得る。
【００９８】
図６のフローチャートにおける低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutに代えて、高圧側過給圧センサ６３の出力に基づいて取得されるシステム全体の過給圧（システム過給圧epim）が用いられ得る。
【００９９】
また、低圧コンプレッサ出口圧力epclpoutやシステム過給圧epimは、低圧側過給圧センサ６２や高圧側過給圧センサ６３がなくても、エアフローメータ６１等の他のセンサの出力に基づいて取得された他の機関運転パラメータに基づいてオンボード推定され得る。
【０１００】
さらに、図５のフローチャートにおけるステップ５３０や、図６のフローチャートのステップ６３０における不等号は、「イコール」を含まない形に変更され得る（これにあわせて上述のフローチャートの説明もまた変更され得ることはいうまでもない。）。
【０１０１】
その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。
【０１０２】
さらに、本明細書にて引用した先行出願や公報の開示内容（明細書及び図面を含む）は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。
【符号の説明】
【０１０３】
ＥＳ…内燃機関システム
１…内燃機関              １１…気筒              １２…インジェクタ
２…吸気通路              ２１…吸気マニホールド    ２…主吸気通路
２３…吸気バイパス通路    ２４…給気切り換え弁
３…排気通路              ３１…排気マニホールド  ３２…主排気通路
３３…高圧側排気バイパス通路          ３４…低圧側排気バイパス通路
３５…排気切り換え弁      ３６…排気バイパス弁
４…高圧ターボチャージャ  ４ａ…高圧タービン      ４ｂ…高圧コンプレッサ
４１…高圧側可変ベーンノズル          ５…低圧ターボチャージャ
５ａ…低圧タービン        ５ｂ…低圧コンプレッサ  ５１…低圧側可変ベーンノズル
６…制御装置              ６０…ＥＣＵ            ６０ａ…ＣＰＵ
６０ｂ…ＲＯＭ            ６０ｃ…ＲＡＭ          ６０ｄ…バックアップＲＡＭ
６０ｅ…インターフェース  ６０ｆ…双方向バス      ６１…エアフローメータ
６２…低圧側過給圧センサ  ６３…高圧側過給圧センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０４】
【特許文献１】特開昭６２−１１３８２９号公報
【特許文献２】特開平４−２４１７３０号公報
【特許文献３】特開２００５−１４６９０６号公報
【図１】
0005310910.tif 000002
【図２】
0005310910.tif 000003
【図３】
0005310910.tif 000004
【図４】
0005310910.tif 000005
【図５】
0005310910.tif 000006
【図６】
0005310910.tif 000007